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European Scientific Journal March 2019 edition Vol.15, No.9 ISSN: 1857 7881 (Print) e - ISSN 1857- 7431 536 Diseño y Construcción de un Elevador Hidráulico con Volteo para la Cosecha de Palma Africana con una Capacidad de 5 Toneladas Javier Enrique Orna Chávez, MsC Santiago Alejandro Lopez Ortiz, MsC Edwin Fernando Viteri Nuñez, MsC Diego Fernando Mayorga Perez, MsC Docentes, Facultad de Mecánica Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador Diego Armando Analuisa Topa, Eng Julio César Jácome Iza, Eng Egresados, Facultad de Mecánica Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador Doi: 10.19044/esj.2019.v15n9p536 URL:http://dx.doi.org/10.19044/esj.2019.v15n9p536 Resumen Tomando en cuenta la información recopilada mediante un estudio bibliográfico acerca de la palma africana, sus características, propiedades, metodologías de cosecha y trasporte , es posible determinar que el problema a tratar son los tiempos de cosechado del fruto de dicha palma. Por consiguiente, el presente trabajo tiene como alcance diseñar y construir un elevador hidráulico con volteo para la cosecha de palma africana con una capacidad de 5 toneladas para de esta manera aumentar la eficiencia y la producción de las empresas palmicultoras. Esto implicó la recopilación de información necesaria para realizar la metodología de diseño, realizando un estudio de alternativas existentes en el mercado para luego seleccionar aquellq que sea más viable y que cumpla con nuestros requerimientos y parámetros de calidad. Posteriormente se realizó el diseño mecánico e hidráulico que conforma el elevador hidráulico, realizando cálculos mediante elemento finito analíticamente y se comprobó el diseño en el software ANSYS. En el análisis estático de la estructura en posición baja, media y alta se determina que la parte más crítica se encuentra en la posición alta. Para completar el diseño mecánico se realizó el análisis dinámico de prueba de vuelco en el software ADAMS. Finalmente se seleccionaron las partes hidráulicas de acuerdo a la presión que tiene la bomba hidráulica del tractor New Holland. En conclusión, el elevador hidráulico con volteo soporta una

Diseño y Construcción de un Elevador Hidráulico con Volteo ...€¦ · Voz del usuario. La voz del usuario representa los requerimientos básicos y las características con las

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Diseño y Construcción de un Elevador Hidráulico

con Volteo para la Cosecha de Palma Africana

con una Capacidad de 5 Toneladas

Javier Enrique Orna Chávez, MsC

Santiago Alejandro Lopez Ortiz, MsC

Edwin Fernando Viteri Nuñez, MsC

Diego Fernando Mayorga Perez, MsC Docentes, Facultad de Mecánica

Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador

Diego Armando Analuisa Topa, Eng

Julio César Jácome Iza, Eng Egresados, Facultad de Mecánica

Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador

Doi: 10.19044/esj.2019.v15n9p536 URL:http://dx.doi.org/10.19044/esj.2019.v15n9p536

Resumen

Tomando en cuenta la información recopilada mediante un estudio

bibliográfico acerca de la palma africana, sus características, propiedades,

metodologías de cosecha y trasporte , es posible determinar que el problema

a tratar son los tiempos de cosechado del fruto de dicha palma. Por

consiguiente, el presente trabajo tiene como alcance diseñar y construir un

elevador hidráulico con volteo para la cosecha de palma africana con una

capacidad de 5 toneladas para de esta manera aumentar la eficiencia y la

producción de las empresas palmicultoras. Esto implicó la recopilación de

información necesaria para realizar la metodología de diseño, realizando un

estudio de alternativas existentes en el mercado para luego seleccionar

aquellq que sea más viable y que cumpla con nuestros requerimientos y

parámetros de calidad. Posteriormente se realizó el diseño mecánico e

hidráulico que conforma el elevador hidráulico, realizando cálculos mediante

elemento finito analíticamente y se comprobó el diseño en el software

ANSYS. En el análisis estático de la estructura en posición baja, media y alta

se determina que la parte más crítica se encuentra en la posición alta. Para

completar el diseño mecánico se realizó el análisis dinámico de prueba de

vuelco en el software ADAMS. Finalmente se seleccionaron las partes

hidráulicas de acuerdo a la presión que tiene la bomba hidráulica del tractor

New Holland. En conclusión, el elevador hidráulico con volteo soporta una

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capacidad de carga de 6,5 toneladas y tiene un sistema de transporte adecuado

lo cual garantiza una producción eficiente en la cosecha de palma africana.

Palabras claves: Tecnología, capacidad de carga, sistema de dirección,

sistema hidráulico, ángulo de volteo

Design and Construction of a Hydraulic Elevator with

Turning for the Harvest of the African Palm with a

Capacity of 5 Tons

Javier Enrique Orna Chávez, MsC

Santiago Alejandro Lopez Ortiz, MsC

Edwin Fernando Viteri Nuñez, MsC

Diego Fernando Mayorga Perez, MsC Docentes, Facultad de Mecánica

Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador

Diego Armando Analuisa Topa, Eng

Julio César Jácome Iza, Eng Egresados, Facultad de Mecánica

Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador

Abstract

Taking into account the information collected through a bibliographic

study about African palm, its characteristics, properties, harvesting and

transport methodologies, it is possible to determine that the problem to be

treated are the harvested times of the fruit of the said palm. Therefore, this

paper focuses on designing and building a hydraulic lift with overturning for

the harvest of African palm with a capacity of 5 tons in order to increase the

efficiency and production of palm oil companies. This involved the collection

of information necessary to carry out the design methodology, carrying out a

study of existing alternatives in the market, and then selecting which one is

more viable and which meets our requirements and quality parameters.

Subsequently, the mechanical and hydraulic design that forms the hydraulic

lift was carried out. It performs finite element calculations analytically and

the design was checked using the ANSYS software. In the static analysis of

the structure in low, medium and high position, it is determined that the most

critical part is in the high position. To complete the mechanical design, the

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dynamic rollover test analysis was performed using the ADAMS software.

Finally the hydraulic parts were selected according to the pressure of the

hydraulic pump of the New Holland tractor. In conclusion, the hydraulic lift

with tilting supports a load capacity of 6.5 tons and have an adequate

transportation system which guarantees efficient production in the African

palm harvest.

Keywords: Technology, load capacity, steering system, hydraulic system,

tipping angle

Introduction

En la actualidad, el cultivo de palma africana es uno de los principales

cultivos en el país debido a los múltiples usos de esta planta así como también

a su uso como biocombustible. La Elaeis guineensises un fruto rico en aceite

que se cultiva principalmente en las provincias de Esmeraldas, Los Ríos, Santo

Domingo, Sucumbíos y Orellana (Fats, 2015). La palma africana

(Elaeisguineensis) es originaria del Golfo de Guinea (África occidental) y

se extiende hasta 15° de latitud norte y sur. Es una planta perenne, alcanzando

más de 100 años, pero bajo cultivo sólo se le permite llegar hasta los 25

años, que es cuando alcanza los 12 m de altura. En su estado natural

llega a superar los 40 metros (Genty, 2011).

El aceite representa el 35% del total de grasas vegetales y animales

producidas en el mundo, porcentaje dentro del cual se encuentra el aceite de

palma. La mayoría del aceite de palma se exporta por el Puerto de Esmeraldas,

lugar donde se han montado bodegas para el almacenamiento del producto. Tabla 1. Principales Países productores y provincias de Palma de Aceite en el Ecuador

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Fuente: Investigación bibliográfica, 2018

Realizado por: Los autores.

Hace cinco años, la palma aceitera comenzó a ganar terreno. Por su

composición física, el aceite de palma puede usarse en diversas preparaciones

sin necesidad de hidrogenarse, proceso mediante el cual se forman los trans,

indeseables ácidos grasos precursores de enfermedades como la diabetes y los

cardiovasculares, entre otras. Actualmente, es el segundo aceite más

consumido en el mundo y se emplea como aceite de cocina, para elaborar

productos de panadería, pastelería, confitería, heladería, sopas instantáneas,

salsas, diversos platos congelados y deshidratados, cremas no lácteas para

mezclar con el café (Chinchilla, 2016). En pocas palabras, el panorama está

bastante claro: la palma “no es un negocio para campesinos sino para grandes

empresas”. Sin embargo, en la actualidad la rentabilidad del producto se ve

reflejada en los sembríos de los pequeños productores.

La palma es uno de los cultivos de más rápida expansión a nivel

mundial. En los últimos 50 años se ha cultivado en 43 países, siendo los más

grandes exportadores de aceite de palma Malasia e Indonesia, seguido por

países latinoamericanos como Ecuador y Colombia (Mexrón, 1997). Ecuador

se encuentra entre los 10 mejores en la producción de aceite de palma en el

mundo. El cultivo y procesamiento de palma genera en el país más de 150 mil

empleos (PWC, 2011). Como se puede notar, el cosechado de la palma

africana es un proceso de gran importancia, por lo cual son necesarios sistemas

de cosechado inmediatos para obtener un aceite de calidad (Urueta, 2018).

Procesos y tecnologías de cosechado

Existen diferentes tipos de vehículos que son utilizados para trasportar

los racimos de fruta fresca desde el campo hasta la planta de beneficio, entre

ellos: tractomulas, camiones de carrocería, camiones de autocarga y tractores

con góndolas. La elección del vehículo a utilizar depende de factores como el

estado de la infraestructura vial, capacidad de trasporte y de la distancia a

recorrer (Fontanilla, 2015).

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Ante la oportunidad de maximizar el volumen de racimos de frutas

frescas transportados por vehículo al día y disminuir el número de golpes que

recibe se opta por llevarlos en vehículos de carga y descarga rápida. Los

vehículos que no poseen sistemas de descargue rápido presentan tiempos

muertos para su llenado (que generalmente se hace manual) y deben esperar

hasta que la planta les asigne el turno de descargue; cabe aclarar que este

tiempo se incrementa si en los centros de acopio no existen tolvas de cargue y

si en las plantas de beneficio los patios de recibo de frutos son pequeños o

carecen de plataformas hidráulicas que inclinen los vehículos para que los

racimos de fruto fresco se descarguen por gravedad (Fontanilla, 2015).

Cosechado de la palma africana comúnmente

Los tipos de cosechado que se dan en las haciendas son: carretas por

tracción animal y con pequeñas estructuras sobre animales. El proceso de

cosecha de palma africana se realiza dos veces al mes por cada lote. Este

proceso es realizado por 3 trabajadores: el cortador de fruta, el recogedor de

fruta y el transportador de fruta (Bula, 2008). Su importancia radica en

construir un cultivo agroindustrial que ocupa una significativa cantidad de

mano de obra, tanto en la fase de campo, como en su fase productiva y de

industrialización. Actualmente, en Ecuador las investigaciones han avanzado

hasta el punto de encontrar nuevas variedades híbridas, gracias alas cuales se

puede tener una buena producción en tamaño, en número de racimos, formas

de cosechado al igual que una importante cantidad de porcentaje de extracción

de aceite (Sanabria, 2018).

Carretas por tracción animal. Este tipo de cosechado se realiza por

medio de tracción animal, en donde estos son forzados al trabajo duro todo el

día con un tiempo de cosecha muy alto por lo que se ve afectada la producción

de palma africana.

Transporte con pequeñas estructuras en animales. Para la aplicación

de este tipo de trasporte los animales tienen una pequeña estructura que llevan

según se va cosechando. La cosecha es demorosa, y se ve una notable fatiga

de los animales, puesto que son expuestos a trabajos forzados para la cosecha

del grano de fruto fresco de palma africana.

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Figura 1. Forma de cosechado del fruto por tracción animal.

Fuente: Investigación bibliográfica, 2018 Realizado por: Los autores.

Tipos de transporte de la palma Africana

Esta etapa del proceso está compuesta por la maquinaria y equipo de

operarios constituidos de tres funciones: uno de ellos es el operador y los otros

dos son ayudantes que serán responsables de recoger los frutos. Como

asistencia en esta recolección se utiliza una herramienta de soporte, la cual

sirve para apalancar el racimo dentro del remolque hidráulico. Una vez

recolectado los frutos, se acarrean hasta los contenedores de forma estratégica

a lo largo de las vías de la plantación (Ocampo, 2018). Figura 2. Sistema de recolección de frutos del interior de las parcelas.(A) Equipo entrando

(B) Recolección de racimos (C) Salida de la parcela al camino del contenedor.

Fuente: Investigación bibliográfica, 2018

Realizado por: Los autores.

Requerimientos del elevador hidráulico

Voz del usuario. La voz del usuario representa los requerimientos

básicos y las características con las que debe contar el elevador hidráulico con

volteo para la cosecha de palma africana. Estas características son las

indicadas a continuación:

Dimensiones adecuadas,

Capacidad de 5 ton,

Fácil mantenimiento,

Llantas de trasporte con dirección,

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Altura mínima de 3 m,

Costo de la máquina,

Máquina ligera,

Descargue total de la fruta,

Fácil operación,

Sistema de elevación hidráulico eficiente.

Metodología

En el presente artículo se utilizaron técnicas de investigación

bibliográfica y de campo, para llevar a cabo el diseño del elevador hidráulico.

La máquina debe contar con las especificaciones y requerimientos,

satisfaciendo las necesidades del usuario cuya actividad se ve reflejada

elevando la cantidad requerida sin ningún inconveniente. El diseño y construcción del elevador hidráulico se basó en fases e interacciones del

proceso de diseño. Las alternativas son las siguientes: Alternativa 1. Se observa que la tolva tiene unas dimensiones grandes

para depositar en camiones con baldes de la misma dimensión. Para camiones

con baldes pequeños no será posible la descarga total del fruto de palma

africana pues puede caer al suelo por las dimensiones de dicha tolva del

elevador.

Ventajas: Rápida descarga del fruto de palma africana.

Desventajas: Sistema de volteo inestable.

Aplicar grasa en las carrileras cada vez que se utiliza la máquina.

Alternativa 2. Se observa que es un sistema hidráulico de elevación

tipo tijera con araña y no tiene posibilidades de giro en caso de ser necesario.

Razón por la cual no cumple con nuestros requerimientos.

Ventajas: El sistema de volteo es estable.

Desventajas: No tiene sistema de dirección para el giro de las llantas de la

máquina. Se recalienta la barra donde está el mecanismo para elevación de la

máquina. Aplicar grasa en las carrileras cada vez que se utiliza la máquina.

Alternativa 3. Se trata de un sistema hidráulico de elevación tipo tijera

con dos cilindros y un sistema de dirección que puede girar sin ningún

problema lo cual nos garantiza un funcionamiento óptimo.

Ventajas: Rápida descarga del fruto de palma africana.

El sistema de volteo es estable. Tiene sistema de dirección para

el giro de las llantas de la máquina.

Desventajas: Aplicar grasa en las carrileras para utilizar la máquina.

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Figura 3. Alternativa 1, Alternativa 2 y Alternativa 3 respectivamente

Fuente: Solidworks, 2018

Realizado por: Los autores.

Materiales y Métodos

Las características generales del elevador hidráulico se estiman en la

tabla correspondiente y se utilizan para el desarrollo y aplicación adecuada de

una correcta metodología de diseño. Tabla 2. Características del elevador hidráulico

Elevador hidráulico con volteo

Características

Dimensiones generales:

Alto = 1,50 m

Ancho = 1.60 m

Largo = 4 m

Capacidad de carga = hasta

6500 Kg

Material de construcción

Acero estructural A-36

Acero laminado en frio A-36

Remolcado por tractor

agrícola.

NEW HOLLAND

AGRICULTURE

Peso total del elevador = 3221

Kg

Frontal con dirección: tipo

camión con barras macizas

para direccionar.

Fuente: Investigación bibliográfica, 2018

Realizado por: Los autores.

Modelado geométrico

Con la ayuda de herramientas CAD se realizó el modelado geométrico

de las piezas que conforman el elevador como se observa en la siguiente

figura.

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Figura 4. Modelado del elevador hidráulico con volteo

Fuente: Solidworks, 2018

Realizado por: Los autores.

Diseño mecánico de la tolva

El dimensionamiento de los elementos del elevador va acorde con el

peso del fruto y las dimensiones. Para el presente análisis se determinaron

como elementos críticos la tolva y el sistema de elevación tipo tijera, el cual

se acopla a las carrileras conjuntamente con el sistema de transporte. En estos

elemento es donde se aplica la carga durante el proceso de elevación y vaciado

hacia los camiones que transportan el fruto a las plantas procesadoras.

La presión aplicada en la tolva es de es de 7,65625 KPa en el eje

negativo de “y”, el peso de carga es de 5 toneladas por el área critica que se

encuentra en la parte inferior de la misma. Figura 5. Carga aplicada en la tolva

Fuente: Ansys, 2018

Realizado por: Los autores.

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Deformación total. Con los resultados alcanzados por el software es

posible observar que la deformación total de la tolva es 2.39 mm, lo cual nos

indica una solución aceptable para nuestro diseño. En la siguiente tabla se

indican los valores de refinamiento de la malla en el software ANSYS para

obtener valores estables. Tabla 3. Refinamiento de la malla respecto a la deformación de la tolva

Tamaño de

malla (mm) Deformación(mm)

Número de

Elementos

Número

de Nodos

10 2.3815 77115 481281

9 2.3821 91809 584619

8 2.3727 113127 734475

7 2.3799 143265 946221

6 2.3939 189933 1273947

5 2.3949 220857 1491030

Fuente: Ansys, 2018 Realizado por: Los autores.

Una vez adquiridos los resultados procedemos a realizar la curva de

convergencia para observar dónde nuestra deformación es estable,

indicándonos así una solución correcta. Figura 6. Deformación vs Número de elementos de la tolva

Fuente: Ansys, 2018

Realizado por: Los autores.

Factor de seguridad. Cumpliendo con los parámetros anteriores

obtenemos un factor de seguridad de 1.33, lo cual nos garantiza la

confiabilidad de nuestro diseño.

En la siguiente tabla se indican los valores de refinamiento de la malla

para obtener valores estables.

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Tabla 4. Refinamiento de la malla respecto al factor de seguridad de la tolva.

Tamaño de

malla (mm)

Factor de

seguridad

Número de

Elementos

Número de

Nodos

10 1.3398 77115 481281

9 1.3377 91809 584619

8 1.3517 113127 734475

7 1.3399 143265 946221

6 1.3375 189933 1273947

5 1.3376 220857 1491030

Fuente: Ansys, 2018

Realizado por: Los autores.

Una vez adquiridos los resultados procedemos a realizar la curva de

convergencia para observar donde nuestro factor de seguridad es estable

indicándonos una solución correcta. Figura 7. Factor de seguridad vs Número de elementos de la tolva

Fuente: Ansys, 2018

Realizado por: Los autores.

Cálculo y análisis estructural del sistema de elevación tipo tijera

Para realizar un análisis de la estructura del elevador consideramos el

peso de la tolva y peso de carga de 5000 kg, la cual se distribuye

uniformemente en el elevador. Realizamos un análisis estático en posición

máxima, media y baja para encontrar el punto crítico de la estructura del

elevador, y por medio del software SolidWorks realizamos el

dimensionamiento de la estructura para realizar el respectivo cálculo estático

y dinámico.

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Figura 8. Esquemas de la estructura en posición alta, media y baja respectivamente

Fuente: Autocad, 2018

Realizado por: Los autores.

A partir de los diagramas de la estructura y el análisis estático en

diferentes posiciones y por medio de ecuaciones como la sumatoria de fuerzas

se determinan las fuerzas para cada punto. Tabla 5. Fuerzas para cada posición de la estructura del elevador

Posición alta Posición media Posición baja

Realizado por: Los autores.

Análisis en el software ANSYS de la estructura

Una vez realizado el análisis estático del elevador en posición alta,

media y baja notamos que necesitamos una fuerza superior a 107,25 kN para

subir el elevador hidráulico. La parte más crítica se encuentra en la posición

alta, punto donde realizaremos un análisis estructural en el software ANSYS

para comprobar la resistencia de la estructura del levador. Figura 9. Carga aplicada en la estructura del elevador hidráulico

Fuente: Ansys, 2018

Realizado por: Los autores.

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Una vez alcanzados los resultados procedemos a realizar la curva de

convergencia donde se observa una deformación de 6 mm aproximadamente

de toda la estructura en dicha posición. Figura 10. Convergencia de la deformación vs número de elementos de la estructura.

Fuente: Ansys, 2018

Realizado por: Los autores.

Factor de seguridad. Cumpliendo con los parámetros anteriores

obtenemos un factor de seguridad de , lo cual nos garantiza la

confiabilidad de nuestro diseño.

Análisis dinámico de la estructura del elevador hidráulico

Una vez realizado el análisis estático de la estructura del elevador

hidráulico procedemos a verificar el movimiento de la máquina. Acto seguido

procedemos a colocar el peso de la tolva y la carga total que soporta la

estructura para verificar el movimiento, siendo la carga total 80378 N. Figura 10. Factor de seguridad y sistemas de elevación dinámico del sistema de elevación

en el software ANSYS

Fuente: Ansys, 2018

Realizado por: Los autores.

Validación de la estructura mediante el método analítico

Datos:

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Donde:

Fuerza máxima en el nodo “D” de la parte inferior de la estructura del

elevador hidráulico.

Diámetro del bocín en las articulaciones

Analíticamente

El esfuerzo máximo en la parte inferior del elevador de la estructura

analíticamente es 23,51 MPa y el esfuerzo máximo obtenido mediante

Transient Structural (software ANSYS) es 19,116 MPa, lo cual valida la

estructura indicando un correcto diseño.

Análisis dinámico en los cilindros hidráulicos de elevación

Para el análisis del sistema de elevación y aseguramiento de la fuerza

necesaria en los cilindros hidráulicos realizamos la simulación en el software

ADAMS donde se puede medir la fuerza necesaria para la elevación de la

máquina. En la parte de simulación se podrá medir la fuerza en el cilindro para

lo cual seleccionamos el MOTION 1. Igualmente seleccionamos measure

donde podemos medir la magnitud necesaria para elevar el sistema. Figura 11. Sistema de elevación y volteo en el software ADAMS y la fuerza necesaria en el

cilindro de elevación

Fuente: Adams, 2018

Realizado por: Los autores.

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Análisis dinámico del elevador hidráulico en las trayectorias curvas

Una vez realizado el diseño del elevador hidráulico estático y dinámico

procedemos a realizar la simulación de la máquina para comprobar el sistema

de giro de las llantas en el software MSC ADAMS, donde se determinó la

velocidad máxima de 36 km/h, velocidad a la que puede ser trasportado el

elevador sin que se produzca un volcamiento. Figura 12. Sistema de dirección en el software ADAMS (prueba de vuelco)

Fuente: Adams, 2018

Realizado por: Los autores.

Resultados

El plan de pruebas de funcionamiento se aplica para la verificación del

buen funcionamiento del elevador hidráulico para de esta manera cumplir con

los objetivos planteados, ya sea la prueba en vacío y a plena carga.

Pruebas a plena carga. Para nuestro caso se realiza la prueba en la

hacienda FUSAKATAN CIA. LTDA, siendo trasladado el elevador hidráulico

con un tractor agrícola hacia los sembríos de palma donde se receptará el fruto

en la máquina para luego elevar y voltear al camión de trasporte que llevará el

fruto hacia la planta procesadora de palma africana. Figura 13. Prueba de funcionamiento del elevador hidráulico con volteo

Realizado por: Los autores.

Uno de los factores es el tiempo de demora en el proceso de cosechado.

Este se optimiza con el elevador llegando a 20 minutos aproximadamente en

todo el proceso, tiempo después del cual la máquina esta lista para un nuevo

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cargamento. Gracias a esto se satisface la necesidad del cliente, obteniendo un

fruto fresco con un mayor flujo de cosecha de la palma africana en las

procesadoras industriales. Tabla 6. Datos obtenidos a plena carga

ARRANQUE A PLENA CARGA

Tiempo de cargado 10 min

Tiempo de parqueo. 3 min

Tiempo de elevación 2 min

Tiempo de volteo 2 min

Tiempo de bajada. 3 min

Fuente: Investigación, 2018

Realizado por: Los autores.

Prueba de funcionamiento de transporte y dirección. Para la prueba

de funcionamiento del sistema de dirección se implementó un sistema de pines

y bocines que es utilizado en la industria camionera. Este sistemaes guiado por

el tiro de la máquina que está anclado al tractor agrícola, estas son luego

direccionadas a través de barras macizas al sistema de eje-rueda para tener

facilidad de transporte del elevador. Tabla 7. Prueba del sistema de dirección

Sistema de dirección

Giro igual Si

Angulo 45 °

Arrastre Mínimo

Fuente: Adams, 2018

Realizado por: Los autores.

Discusión

El elevador hidráulico con volteo para la cosecha de palma africana, se

diseñó y se analizó de forma analítica y mediante software. El mismo fue

elaborado con materiales de alta resistencia para los diferentes sistemas,

dándonos un coeficiente de seguridad confiable para el proceso de cosechado.

En el sistema de transporte y dirección tenemos un sistema eficientemente

comprobado con las pruebas de funcionamiento en el terreno de trabajo del

elevador.

Conclusiones

Se construyó el elevador hidráulico con volteo como herramienta para

facilitar y mejorar la cosecha de palma africana. Como primer factor

fundamental se observó que el sistema de elevación mediante los cilindros

hidráulicos funcionó correctamente basándose en las pruebas de

funcionamiento en vacío y a plena carga, con lo cual se puede decir que se ha

cumplido con los objetivos planteados al inicio del trabajo.

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De igual manera se hicieron las pruebas de funcionamiento del

elevador hidráulico con volteo y se determinó que cumple con los

requerimientos planteados, mejorando el proceso de cosechado de palma

africana y contribuyendo así a disminuir el tiempo de cosecha de la palma

africana.

Mediante el estudio bibliográfico se determinaron igualmente las

características de la palma africana, tiempos del cosechado de cada parcela,

así como también la metodología empleada para la cosecha del fruto a nivel

nacional y mundial.

Con las pruebas de funcionamiento realizadas se observa que el

cosechado del fruto y transporte hacia la procesadora de palma africana se

hace en menor tiempo, optimizando las propiedades del fruto al rato de

procesarlo.

En el proceso de diseño se elaboró la matriz QFD (Casa de la calidad),

donde se cumplió con la voz del usuario y los requerimientos técnicos del

ingeniero. En ella se tomó en cuenta la matriz morfológica con tres soluciones

para seleccionar el mejor diseño, el cual en nuestro caso es la alternativa tres

pues la misma cumple con todas las especificaciones.

Para el diseño de la estructura, tolva y elementos mecánicos que

conforman el elevador hidráulico se emplearon fórmulas de diseño, catálogos

para la selección de componentes hidráulicos y el uso de softwares como el

ANSYS donde se realizó un análisis estático del elevador y ADAMS para

encontrar dinámicamente la fuerza necesaria en los cilindros hidráulicos.

Se realizó también la simulación en el software MSC ADAMS

verificando que no hay ninguna interferencia de elementos en el sistema de

elevación y se comprobó la fuerza necesaria en los cilindros hidráulicos tanto

de elevación como de volteo para la capacidad requerida.

Se modeló todo el sistema en el software SolidWorks para garantizar

que los sistemas a construir no colapsen durante las pruebas de

funcionamiento y obtener los planos del elevador hidráulico para la

construcción.

El prototipo del elevador hidráulico con volteo funcionó sin

inconvenientes en la prueba de funcionamiento al someterle a la máxima carga

del fruto de palma africana. Se pudo notar que el tractor agrícola funciona sin

inconvenientes en el instante de transmitir la presión mediante el aceite

hidráulico hacia los cilindros.

Se verificó en el software MSC ADAMS el sistema de dirección, el

cual funcionó correctamente gracias al frontal con puntas ancladas a las barras

de dirección. Estas barras brindan facilidad para el transporte del elevador

hidráulico y evitan que las llantas se arrastren al momento de curvar. De igual

forma se determinó una velocidad máxima de 35 km/h para evitar el

volcamiento.

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Mediante las pruebas de funcionamiento se verificó de igual manera

que los sistemas de elevación y volteo funcionan correctamente, garantizando

mayor rendimiento en el proceso de cosechado y transporte hacia los

camiones.

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